生物质下行床快速催化热解反应器的制造方法
【专利摘要】本发明提出了一种生物质下行床快速催化热解反应器，包括：料斗、锥形分料器、辐射管、导料板和催化剂喷口，其中，料斗与热解反应器的物料入口相连；锥形分料器设置在物料入口的下方；辐射管沿热解反应器的高度方向多层布置，每层具有多根沿水平方向彼此平行均匀分布的辐射管；导料板的上端固定在热解反应器的侧壁上，并且导料板的下端以与热解反应器的侧壁呈15°?45°夹角的方式向热解反应器内部下方延伸；催化剂喷口设置在热解反应器竖直高度H的1/15H?2/3H区间内，且位于导料板下端的正下方。该生物质下行床快速催化热解反应器采用催化剂喷射均匀混合的方法进行生物质催化裂解，有效提高生物油产率，降低生物油pH值。
【专利说明】
生物质下行床快速催化热解反应器
技术领域
[0001]本发明属于化工领域，具体而言，本发明涉及生物质下行床快速催化热解反应器。
【背景技术】
[0002]生物质能是地球第四大资源，仅次于煤炭、石油、天然气，同时也是储量最大的可再生能源。生物质具有分布广泛、储量丰富、可再生性、低污染性等特点，是最具潜力的化石能源替代能源之一。
[0003]目前，生物质能的能源化利用方式主要以发酵生产燃料、沼气，气化，快速热解，炭化为主。其中，发酵生产燃料、沼气主要应用草本植物，该技术生产周期长，产率较低等缺点限制其发展;气化生产燃气技术则由于燃气热值低，多应用于发电、工业供气方面，有一定的局限性;炭化技术得到的产品主要以固体生物炭为主，难以替代化石能源规模化应用;快速热解是指在无氧或限氧的条件下，将生物质快速升温至550°C左右，生成生物油、生物炭和热解气的过程。热解技术是唯一一种将生物质能源直接转化为液体燃料的技术。然而，经过热解技术得到的生物油组分极为复杂，PH值较低、含氧量高、热稳定性较差、粘度大等缺点使得生物油难以直接利用和储存。此外，生物油的后处理过程复杂、效果不佳且成本较高，使其难以工业化应用。生物质快速催化热解的方法来提高生物油的产率、提升生物油品质是目前生物质能源化利用的主要方向。目前，生物质快速催化热解中催化剂主要以与原料混合添加、热解油气滤过催化层的方式为主，其中混合添加难以实现催化剂的均匀催化，滤过催化层的方式则需外加热源保证催化层温度，且催化层易结焦失活，催化剂不易更换。
【发明内容】
[0004]本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种生物质下行床快速催化热解反应器，利用该反应器能有效提高生物油的产率及品质，工艺简单，且适合工业化推广。
[0005]根据本发明的一个方面，本发明提出了一种生物质下行床快速催化热解反应器，包括:
[0006]料斗，所述料斗设置在所述热解反应器的顶部且与所述热解反应器的物料入口相连；
[0007]锥形分料器，所述锥形分料器设置在所述热解反应器的物料入口的下方；
[0008]辐射管，所述辐射管沿所述热解反应器的高度方向多层布置，每层具有多根沿水平方向彼此平行均匀分布的辐射管，其中，沿所述热解反应器的高度方向布置的辐射管彼此平行并且错开布置，辐射管根数的布置方式为:沿反应器竖直方向，辐射管层中的根数依次为N、N+1、N、N+1，由此使得辐射管根数交替布置，N 2 I，其中，辐射管根数为N+1的辐射管层中，各辐射管的中心轴处于同一个第一水平面，辐射管根数为N的辐射管层中，各辐射管的中心轴处于同一个第二水平面，；
[0009]导料板，所述导料板的上端固定在所述热解反应器的侧壁上，并且所述导料板的下端以与所述热解反应器的侧壁呈15°-45°夹角的方式向所述热解反应器内部下方延伸，其中，所述导料板的上端处于所述第一水平面上，所述导料板的下端处于所述第二水平面上；
[0010]催化剂喷口，所述催化剂喷口设置在所述热解反应器竖直高度H的1/15H-2/3H区间内，且位于所述导料板下端的正下方，其中，所述催化剂喷口被设置成使得催化剂喷入方向与辐射管长度方向垂直。
[0011]采用上述实施例的生物质下行床快速催化热解反应器，将生物质原料输送至料斗中，生物质原料经锥形分料器分离后均匀下落，下落过程中生物质原料与辐射管直接接触，同催化剂采用催化剂喷口喷入，使催化剂与物料及热解油气充分接触，发生快速催化裂解反应，提尚催化效率。
[0012]另外，根据本发明上述实施例的生物质下行床快速催化热解反应器还可以具有如下附加的技术特征:
[0013]在本发明的一些实施例中，所述热解反应器的热解油气出口设置在所述热解反应器侧壁的底部。进而热解油气排出过程可带动生物质原料，保证生物质原料依次通过催化热解区和二次催化热解区，完成催化热解反应。
[0014]在本发明的一些实施例中，上述实施例的生物质下行床快速催化热解反应器，进一步包括:
[0015]螺旋出料机，所述螺旋出料机与所述热解反应器的生物炭出口相连。进而提高生物炭的排出效率。
[0016]在本发明的一些实施例中，所述热解反应器的侧壁周围设置有保温层。进而提高能源的利用率。
【附图说明】
[0017]图1是根据本发明一个实施例的生物质下行床快速催化热解反应器的结构示意图。
【具体实施方式】
[0018]下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0019]根据本发明的一个方面，本发明提出了一种生物质下行床快速催化热解反应器。根据本发明具体实施例的生物质下行床快速催化热解反应器，包括:料斗、锥形分料器、辐射管、导料板和催化剂喷口，其中，料斗设置在热解反应器的顶部且与热解反应器的物料入口相连;锥形分料器设置在热解反应器的物料入口的下方;辐射管沿热解反应器的高度方向多层布置，每层具有多根沿水平方向彼此平行均匀分布的辐射管，其中，沿热解反应器的高度方向布置的辐射管彼此平行并且错开布置，辐射管根数的布置方式为:沿反应器竖直方向，辐射管层中的根数依次为N、N+1、N、N+1，由此使得辐射管根数交替布置，N2 1，其中，辐射管根数为N+1的辐射管层中，各辐射管的中心轴处于同一个第一水平面，辐射管根数为N的辐射管层中，各辐射管的中心轴处于同一个第二水平面，；导料板的上端固定在热解反应器的侧壁上，并且导料板的下端以与热解反应器的侧壁呈15°-45°夹角的方式向热解反应器内部下方延伸，其中，导料板的上端处于第一水平面上，导料板的下端处于第二水平面上;催化剂喷口设置在热解反应器竖直高度H的1/15H-2/3H区间内，且位于导料板下端的正下方，其中，催化剂喷口被设置成使得催化剂喷入方向与辐射管长度方向垂直。
[0020]采用上述实施例的生物质下行床快速催化热解反应器，将生物质原料输送至料斗中，生物质原料经锥形分料器分离后均匀下落，下落过程中生物质原料与辐射管直接接触，同催化剂采用催化剂喷口喷入，使催化剂与物料及热解油气充分接触，发生快速催化裂解反应，提尚催化效率。
[0021]下面参考图1详细描述本发明具体实施例的生物质下行床快速催化热解反应器。根据本发明具体实施例的生物质下行床快速催化热解反应器100，包括:料斗10、锥形分料器20、辐射管30、导料板40和催化剂喷口 50。
[0022]根据本发明的具体实施例，料斗10设置在热解反应器100的顶部且与热解反应器的物料入口 11相连。由此可以生物质的加入。根据本发明的具体实施例，生物质粒径范围为
0.5mm-6mm0
[0023]根据本发明的具体实施例，锥形分料器20设置在热解反应器100的物料入口I的下方。由此可以将物料均匀分成两部分，进而均匀地进入热解反应器100内。
[0024]根据本发明的具体实施例，辐射管沿30沿热解反应器100的高度方向多层布置，每层具有多根沿水平方向彼此平行均匀分布的辐射管，其中，沿所述热解反应器的高度方向布置的辐射管彼此平行并且错开布置，辐射管根数的布置方式为:沿反应器竖直方向，辐射管层中的根数依次为1奸1、1奸1，由此使得辐射管根数交替布置42 1，其中，辐射管根数为N+1的辐射管层中，各辐射管的中心轴处于同一个第一水平面，辐射管根数为N的辐射管层中，各辐射管的中心轴处于同一个第二水平面。如图中所示。由此，通过设置上述排布方式的辐射管沿30使得生物质原料在下降的过程中与蓄热式辐射管充分接触，实现快速裂解。
[0025]根据本发明的具体实施例，导料板40设置在热解反应器100的侧壁上，具体地，导料板40的上端固定在热解反应器100的侧壁上，并且导料板的下端以与热解反应器100的侧壁呈15°-45°夹角(Θ)的方式向热解反应器100内部下方延伸，其中，导料板的上端处于第一水平面上，导料板的下端处于第二水平面上。由此，可以由N+1的辐射管层上滑落的生物质经过导料板40可以全部落到N的辐射管层上，避免生物质直接贴着热解反应器100的侧壁滑落，进而可以提高辐射管对生物质的加热效率，进而提高热解效果。
[0026]根据本发明的具体实施例，催化剂喷口50设置在热解反应器100竖直高度H的I/15H-2/3H区间内，且位于所述导料板下端的正下方，如图1所示。其中，催化剂喷□被设置成使得催化剂喷入方向与辐射管长度方向垂直。由此，催化剂喷口 50即位于导料板40正下方，进而可以避免下落的生物质堵塞催化剂喷口 50。
[0027]根据本发明的具体实施例，催化剂喷口50通过喷入的方式加入催化剂，采用的载气可以为氮气等惰性气体，催化剂喷入速度可以为lm/s-4.5m/s。根据本发明的具体实施例，通过上述催化剂喷口 50喷入催化剂，催化剂从催化剂喷口 50喷入生物质下行床快速催化热解反应器内，可以有效提高生物质热解效果。
[0028]根据本发明的具体实施例，所述热解反应器的热解油气出口12设置在所述热解反应器100侧壁的底部。进而热解油气排出过程可带动生物质原料，保证生物质原料催化热解反应。
[0029]根据本发明的具体实施例，上述实施例的生物质下行床快速催化热解反应器100，还可以进一步包括:螺旋出料机60，所述螺旋出料机60与所述热解反应器100的生物炭出口13相连。
[0030]根据本发明的具体实施例，所述热解反应器的侧壁周围设置有保温层。由此可以避免热量散失，提高热解效率。
[0031]采用上述实施例的生物质下行床快速催化热解反应器，将生物质原料输送至料斗中，生物质原料经锥形分料器分离后均匀下落，下落过程中生物质原料与辐射管直接接触，同时由催化剂喷口喷入催化剂，开始发生快速催化裂解反应;热解油气由下行床快速催化热解装置底部的热解油气出口排出，经净化单元处理后得到生物油与裂解燃气；生物炭由下行床快速催化热解装置底部经螺旋出料器排出。
[0032]实施例1
[0033]木肩经干燥处理后运送至料仓斗，木肩经料斗自由下落至下行床热解反应器中，通过锥形分料器、辐射管双重布料后，同时催化剂由催化剂喷口喷出，木肩在下落过程中同时发生催化热解，热解油气由热解油气出口排出，生物炭由螺旋出料器排出。
[0034]在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底” “内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0035]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0036]在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体;可以是机械连接，也可以是电连接;可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0037]在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0038]在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0039]尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
【主权项】
1.一种生物质下行床快速催化热解反应器，其特征在于，包括: 料斗，所述料斗设置在所述热解反应器的顶部且与所述热解反应器的物料入口相连； 锥形分料器，所述锥形分料器设置在所述热解反应器的物料入口的下方； 辐射管，所述辐射管沿所述热解反应器的高度方向多层布置，每层具有多根沿水平方向彼此平行均匀分布的辐射管，其中，沿所述热解反应器的高度方向布置的辐射管彼此平行并且错开布置，辐射管根数的布置方式为:沿所述热解反应器竖直方向，辐射管层中的根数依次为N、N+1、N、N+1，由此使得辐射管根数交替布置，N 2 I，其中，辐射管根数为N+1的辐射管层中，各辐射管的中心轴处于同一个第一水平面，辐射管根数为N的辐射管层中，各辐射管的中心轴处于同一个第二水平面； 导料板，所述导料板的上端固定在所述热解反应器的侧壁上，并且所述导料板的下端以与所述热解反应器的侧壁呈15°-45°夹角的方式向所述热解反应器内部下方延伸，其中，所述导料板的上端处于所述第一水平面上，所述导料板的下端处于所述第二水平面上；催化剂喷口，所述催化剂喷口设置在所述热解反应器竖直高度H的1/15H-2/3H区间内，且位于所述导料板下端的正下方，其中，所述催化剂喷口被设置成使得催化剂喷入方向与辐射管长度方向垂直。2.根据权利要求1所述的生物质下行床快速催化热解反应器，其特征在于，所述热解反应器的热解油气出口设置在所述热解反应器侧壁的底部。3.根据权利要求1所述的生物质下行床快速催化热解反应器，其特征在于，进一步包括: 螺旋出料机，所述螺旋出料机与所述热解反应器的生物炭出口相连。4.根据权利要求1所述的生物质下行床快速催化热解反应器，其特征在于，所述热解反应器的侧壁周围设置有保温层。
【文档编号】C10G1/08GK105861022SQ201610293582
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年5月5日
【发明人】赵延兵, 陈水渺, 姜朝兴, 薛逊, 吴道洪
【申请人】北京神雾环境能源科技集团股份有限公司